[논문]클라우드 환경에서 블록 암호를 이용한 암·복호화 알고리즘 성능 분석 및 모듈 개발

이홍재; 신재형; 신용태

클라우드 환경에서 블록 암호를 이용한 암·복호화 알고리즘 성능 분석 및 모듈 개발
Performance Analysis and Development Algorithm Module using Block-ciphers in Cloud Computing Environment 원문보기

이홍재 (숭실대학교 융합소프트웨어학과) , 신재형 (채드윅국제학교) , 신용태 (숭실대학교 컴퓨터학과)

클라우드 서비스가 점차 증가함에 따라 사용자가 클라우드에 데이터 및 파일을 저장하는 일이 빈번해졌다. 하지만 클라우드 환경에 특성상 사용자에 데이터는 통합되어 저장 관리되는데 이때 여러 가지의 정보 유출에 대비한 보안적인 측면의 연구가 필요하다. 본 논문에서는 데이터가 유출 되더라도 암호화를 통해서 유출 시에도 원본 데이터를 확인할 수 없도록 하는 암호화 모듈을 개발하였고 블록암호 알고리즘인 AES, ARIA, SEED, HIGHT, LEA를 통하여 각각의 알고리즘 안정성 및 성능을 분석 하여 클라우드 환경에서 가장 적합한 알고리즘을 확인하였다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 클라우드 환경에서 사용자의 데이터 및 이미지가 유출되어도 암호화를 통해 원본 데이터를 보존할 수 있고 인가된 사용자에게는 복호화를 통해 원본 이미지를 확인할 수 있도록 데이터에 따른 암·복호화 모듈을 연구 및 개발하였고, 각 블록암호에 대해 성능분석을 하였다.
스마트카드, 인터넷뱅킹, RFID 등과 같은 다양한 저전력·경량화 환경에서 데이터의 기밀성을 제공하기 위해 개발된 알고리즘이다.

제안 방법

본 3장에서는 전체 시스템 암·복호화 성능 측정을 하기위한 모듈 개발에는 블록암호 운영방식 중 CBC운영모드로 암호화 하는 방식을 사용하였다. CBC모드는 입력 값으로 IV(Initial Value)벡터값이 추가되어 기존 ECB모드에서와 같은 동일한 파일과 값에도 전혀 다른 결과를 도출하기 때문에[8] 안정성을 위해 CBC모드로 암호화 하였다.
다음 프로그램 구현을 통해 블록 암호 알고리즘의 암·복호화 속도 및 CPU사용량을 측정하였다.
본 3장에서는 전체 시스템 암·복호화 성능 측정을 하기위한 모듈 개발에는 블록암호 운영방식 중 CBC운영모드로 암호화 하는 방식을 사용하였다.
본 성능분석모듈은 그림 2와 같이 이미지를 암호화를 통해 가독성이 없는 이미지로 암호화 하여 변환된 이미지를 복호화 하였고3가지의 이미지 암호화 수행시간은 다음과 같다.
성능 분석은 파일에 데이터가 아닌 이미지 표시에 필요한 실제 데이터만을 가지고 암·복호화 수행하였으며 암호화된 이미지도 그림파일로 인식이 가능해 열람해서 볼 수 있도록 구현하였다.
암·복호화할 데이터는 가장 대중적으로 사용되고 있는 이미지 포맷인 JPEG 이미지를 이용하여 성능평가 분석을 진행하였다.
암·복호화할 데이터는 가장 대중적으로 사용되고 있는 이미지 포맷인 JPEG 이미지를 이용하여 성능평가 분석을 진행하였다. 이후 성능평가를 바탕으로 4장 결론에서 알고리즘 성능 분석을 하겠다.

대상 데이터

AES와 동일규격인 128bit의 블록 크기와 128/192/256bit 에 가변적인 키 길이를 지원한다. 라운드 수는 키 길이에 따라 12, 14, 16라운드이다.[3]

이론/모형

0GB, Visual Studio 2015를 사용하여 언어는 C++로 구현했다. AES는 오픈소스 프로젝트인 OpenSSL에서 제공하는 오픈소스를 활용 하였으며, ARIA, SEED, HIGHT, LEA는 한국인터넷진흥원 공식 홈페이지에서 제공하는 오픈소스코드를 사용하였다.

성능/효과

클라우드 환경에서 데이터 암호화하기 위해 선택된 미국표준블록암호와 국내표준블록암호 등 총 5개의 블록암호 알고리즘의 성능분석 후 표본화 하였고, 5개의 알고리즘의 보안기준을 키 길이 128bit로 통일화 하여 보안강도와 안정성이 검증된 결과 값을 얻을 수 있었다. 5개의 블록암호 알고리즘에 성능을 비교분석해본결과 LEA가 암·복호화시 수행시간 및 CPU소모량이 가장 낮아 비교분석한 암호 알고리즘 중에서 성능이 가장 우수하다는 결과값과 HIGHT가 가장 성능이 낮음을 알 수 있다. 이러한 연구 결과를 통해 향후 클라우드 환경에서의 적용되어 보안이 점차 증대되어 안정성이 높아진다면 클라우드 산업이 보다 더 활성화 될 것이다.
그림 2와 같이 Lena, 백마상, 숲 이미지의 암호 수행시간은 암호 알고리즘마다 동일한 비율에 분석시간을 갖는다. HIGHT암호가 시간이 가장 높게 측정되었으며, 그다음으로 SEED, ARIA, AES 와 LEA순으로 LEA의 성능이 가장 좋은 것으로 알 수 있다.
그림 4와 같이 복호화 수행시간을 살펴보면 Lena, 백마상, 숲 이미지에 따라 암호화 수행시간과 차이가 크게 나타나지는 않았다는 걸 알 수 있다. 각각의 수행시간 순서로는 HIGHT, SEED, AES, ARIA, LEA순으로 수행시간이 많은 것을 확인하였다.
그림 3과 같이 암호화 CPU사용량 측정결과 또한 수행 시간과 동일한 암호 알고리즘 순으로 측정되었다. 모든 이미지에서 동일한 LEA가 가장 적은 CPU사용량을 나타내었고, 그다음 순서로는 AES, ARIA, SEED, HIGHT순이었다.
클라우드 환경에서 데이터 암호화하기 위해 선택된 미국표준블록암호와 국내표준블록암호 등 총 5개의 블록암호 알고리즘의 성능분석 후 표본화 하였고, 5개의 알고리즘의 보안기준을 키 길이 128bit로 통일화 하여 보안강도와 안정성이 검증된 결과 값을 얻을 수 있었다. 5개의 블록암호 알고리즘에 성능을 비교분석해본결과 LEA가 암·복호화시 수행시간 및 CPU소모량이 가장 낮아 비교분석한 암호 알고리즘 중에서 성능이 가장 우수하다는 결과값과 HIGHT가 가장 성능이 낮음을 알 수 있다.
현재 대표적인 클라우드 서비스 업체인 아마존 클라우드 서비스(AWS)와 MS클라우드 서비스(Azure)에서 C++로 개발된 모듈들에 대해 SDK를 제공하고 있어 본 성능 분석모듈이 클라우드 환경에서도 알고리즘별 성능 분석에 대해 일정한 형태에 결과 값을 확인할 수 있다.

후속연구

5개의 블록암호 알고리즘에 성능을 비교분석해본결과 LEA가 암·복호화시 수행시간 및 CPU소모량이 가장 낮아 비교분석한 암호 알고리즘 중에서 성능이 가장 우수하다는 결과값과 HIGHT가 가장 성능이 낮음을 알 수 있다. 이러한 연구 결과를 통해 향후 클라우드 환경에서의 적용되어 보안이 점차 증대되어 안정성이 높아진다면 클라우드 산업이 보다 더 활성화 될 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

클라우드 환경에서 블록 암호를 이용한 암·복호화 알고리즘 성능 분석 및 모듈 개발
Performance Analysis and Development Algorithm Module using Block-ciphers in Cloud Computing Environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

클라우드 환경에서 블록 암호를 이용한 암·복호화 알고리즘 성능 분석 및 모듈 개발 Performance Analysis and Development Algorithm Module using Block-ciphers in Cloud Computing Environment 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

클라우드 환경에서 블록 암호를 이용한 암·복호화 알고리즘 성능 분석 및 모듈 개발
Performance Analysis and Development Algorithm Module using Block-ciphers in Cloud Computing Environment 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper